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                    中國生態系統研究網絡(CERN)專題 II 區論文(已發表) ? 版本 ZH2 Vol 5 (2) 2020
                    下載
                    2012–2016年湖北神農架森林生態系統國家野外科學觀測研究站地下水位數據集
                    A dataset of groundwater level at National Observation and Research Station for Forest Ecosystems in Shennongjia (2012–2016)
                    ?>>
                    : 2019 - 08 - 30
                    : 2020 - 03 - 16
                    : 2019 - 10 - 16
                    : 2020 - 06 - 12
                    极速快三
                    2908 17 0
                    摘要&關鍵詞
                    摘要:地下水是一個地區重要的自然資源,地下水位數據可為研究地下水的長期變化提供重要的參考資料。本數據集收集整理了湖北神農架森林生態系統國家野外科學觀測研究站(簡稱神農架站,SNF)采用人工記錄方法觀測的2012年6月至2016年12月地下水位埋深數據,共計1675條記錄。為了便于用戶了解本站地下水位的概況(如平均埋深及其變化),我們計算了神農架站地下水位埋深的平均值及其標準差、累計月動態、年際變化及趨勢。地下水井設置于神農架站樹木園,海拔1290 m。每天20:00測定地下水位埋深。初步分析表明,神農架站的地下水位有下降的趨勢。但同期的降水量并未減少,且略有增加的趨勢。地下水位下降的原因待持續觀測及進一步深入分析。
                    關鍵詞:地下水位;北亞熱帶;神農架站
                    Abstract & Keywords
                    Abstract:?Groundwater is an important natural resource in a region, and the data of groundwater level can offer significant references for studying the long-term changes of groundwater. This dataset consists of groundwater level data recorded manually from June 2012 to December 2016 at National Observation and Research Station for Forest Ecosystem in Shennongjia, Hubei, China (also known as Shennongjia Biodiversity Research Station of Chinese Academy of Sciences, SNF for short), with a total of 1,675 entries. In order to facilitate users to understand the general situation of groundwater level of this site, such as average depth and its changes, we calculated the mean value, standard deviation, accumulated monthly dynamics, annual variation and trend of the groundwater level depth. A groundwater well was set up in the tree garden of SNF at an altitude of 1,290 m. The distance from the level of groundwater to the ground plane was measured at 8:00 p.m. every day. Preliminary analysis shows that the groundwater level of SNF has a downward trend. However, the precipitation during the same period has not decreased, but slightly increased. The causes of the decline in the groundwater level of SNF are subject to long-term observation and further in-depth analysis.
                    Keywords:?groundwater level;?north subtropical;?SNF
                    數據庫(集)基本信息簡介
                    數據庫(集)名稱2012–2016年湖北神農架森林生態系統國家野外科學觀測研究站地下水位數據集
                    數據作者趙常明、申國珍、徐文婷、熊高明、樊大勇、周友兵、葛結林、謝宗強
                    數據通信作者謝宗強(xie@ibcas.ac.cn)
                    數據時間范圍2012年6月至2016年12月
                    地理區域31°18′N、110°28′E
                    數據量84 KB,1675條記錄
                    數據格式*.xlsx
                    數據服務系統網址http://www.sciencedb.cn/dataSet/handle/874
                    http://snf.cern.ac.cn/meta/metaData
                    基金項目CERN監測網絡,國家生態系統觀測研究共享服務平臺項目(2005DKA10300)。
                    數據庫(集)組成數據集由1個數據文件組成,數據記錄1675條,包含日期、地下水位觀測井代碼、樣地名稱、植被名稱、地下水埋深。
                    Dataset Profile
                    TitleA dataset of groundwater level at National Observation and Research Station for Forest Ecosystems in Shennongjia (2012–2016)
                    Data corresponding authorXie Zongqiang (xie@ibcas.ac.cn)
                    Data authorsZhao Changming, Shen Guozhen, Xu Wenting, Xiong Gaoming, Fan Dayong, Zhou Youbing, Ge Jielin, Xie Zongqiang
                    Time rangefrom June 2012 to December 2016
                    Geographical scope31°18′N, 110°28′E
                    Data volume84 KB, 1675 items
                    Data format*.xlsx
                    Data service system< http://www.sciencedb.cn/dataSet/handle/874>;
                    <http://snf.cern.ac.cn/meta/metaData>
                    Source of fundingCERN, Program of Sharing Service Platform of Chinese National Ecosystem Research Network (2005DKA10300).
                    Dataset compositionThe dataset consists of one data file, with a total of 1,675 entries, including date, code of groundwater well for observation, plot name, vegetation name, and groundwater level.
                    引 言
                    地下水一般是指埋藏于地表以下能自由流動的水體,包括潛水和承壓水。而地下水位通常是指土壤水分達到飽和狀態時地下水的深度,其變化可反映地下水的運動狀態[1]。通過對地下水位的長期監測,可以研究一個地區的地下水形成、分布與移動規律。地下水位是地下水資源量最直接的表現形式,通過觀測地下水位可為評價和合理利用地下水資源以及工農業發展和城鎮規劃等提供科學依據。所以,地下水位觀測也是一項具有基礎性和社會公益性的工作[2]。近年來,隨著我國經濟的快速發展,為了保持農業的高產穩產,部分地區出現對地下水過度開發的狀況[3-4]。由于地下水的不合理開采,一些地區出現了地下水位持續下降、地面沉降、地裂縫、地面塌陷和海(咸)水入侵等生態和地質環境問題。這些問題都直接或間接與地下水位的變動相關[5]。因此,開展地下水位監測不僅具有科學研究方面的意義,對國民經濟和社會發展也有重要意義。
                    湖北神農架森林生態系統國家野外科學觀測研究站暨中國科學院神農架生物多樣性定位研究站(簡稱神農架站,SNF)所在的秦巴山地是全球土壤水分和降水強烈耦合的區域之一[6]。其典型的植被類型是常綠落葉闊葉混交林。神農架站長期定點監測地下水位,積累了大量詳實的數據。本文將介紹本站2012–2016年觀測的地下水位數據情況,為其他科學工作者或用戶充分利用本數據集提供詳細的說明。
                    1 ? 數據采集和處理方法
                    1.1 ? 數據采集方法
                    數據來自于神農架站的長期水分監測。監測場地位于神農架站園區,植被類型為樹木園林間草坪。根據《陸地生態系統水環境觀測規范》,2012年選取神農架站園區樹木園林間平坦的草地建造觀測井。觀測井用長2 m直徑20 cm的圓柱形鋼筋混凝土管埋于地下做成,下部與周圍土壤連通,上部高出地面20 cm,并且用木板蓋住,防止地表水進入。在地下水位觀測井中布設浮標和標尺。蓋住井口的木板中部留有狹縫,標尺從木板中部的狹縫伸出,與水面保持垂直,以準確讀數。觀測頻率為每天20∶00觀測1次。本數據集的地下水位以從地表到地下水水面的垂直距離表示,即地下水位埋深,數值≥0,單位為m(圖1)。


                    圖1 ? 地下水位井及地下水埋深示意圖
                    1.2 ? 數據預處理
                    野外數據的整理主要包括原始記錄信息的檢查和完善、數據錄入、異常值的剔除和缺失數據插補等。
                    原始記錄信息的檢查和完善,包括檢查原始記錄表格的完整性,并根據情況進行完善。如有缺失,與測試人員核對并根據情況進行補充和說明。
                    數據錄入是將野外原始紙質記錄數據錄入計算機,形成電子版原始記錄的過程。數據錄入由測量人和記錄人負責,以保證在觀測真實數據和記錄數據之間出現差異時,真實情況可以再現。數據錄入完成時,測量人和記錄人對數據進行自查,檢查原始記錄表和電子版數據表的一致性。
                    2 ? 數據樣本描述
                    2.1 ? 數據樣例
                    2012–2016年神農架站地下水位數據集主要包含的指標見表1。
                    表1 ? 2012–2016年神農架站地下水位數據表
                    序號字段名稱量綱數據類型實例
                    1字符型2015
                    2字符型10
                    3字符型18
                    4地下水位觀測井代碼字符型SNFZH01CDX_01
                    5樣地名稱字符型神農架站綜合觀測場地下水位觀測場
                    6植被名稱字符型草地
                    7地面高程m數值型1290(1985國家高程基準)
                    8地下水位埋深m數值型0.532
                    2.2 ? 總體統計結果
                    本數據集時間區間為2012年6月至2016年12月,總數據量1675條(圖2)。地下水位埋深平均0.687 m,標準差±0.224 m(變異系數32.59%),最大值0.210 m,最小值1.480 m。


                    圖2 ? 2012–2016年神農架站地下水埋深日動態
                    地下水位最高值發生在2014年9月1日,為0.210 m;其次為2015年5月28日,0.211 m。最低值為2016年9月23日,1.48 m;其次為2016年,1.47 m。
                    2.3 ? 時間動態
                    2.3.1 ? 年動態
                    2012–2016年地下水位逐年降低,年均地下水埋深從0.599 m降低到0.781 m。年內地下水位變化幅度2012年最小,為0.729 m;其次為2014年,0.865 m。最大為2016年1.256 m,年內變幅有增加的趨勢(表2)。
                    表2 ? 2001–2016年神農架站地下水埋深年均變化及年降水量
                    年份20122013201420152016
                    地下水位埋深(m)0.5990.6250.6330.7620.781
                    標準偏差(m)0.1270.1850.1910.2470.252
                    年內變化幅度(m)0.7290.9540.8651.1221.256
                    年降水量(mm)1090.91254.41889.01280.11659.76
                    2.3.2 ? 月動態
                    月均地下水位最高值在2014年9月,埋深為0.448 m,最低值在2019年9月,1.169 m,平均埋深0.686(±0.148)m。地下水位有逐年下降趨勢,每月平均下降4.8 mm,而2012–2016年降水量分別為1090.9 mm、1254.4 mm、1889.0 mm、1280.1 mm和1659.76 mm,有上升的趨勢,平均每年遞增116.34 mm。因此,2012–2016年地下水位逐年下降,與降水量相反,值得關注(圖3)。地下水位下降的原因待持續觀測及進一步深入分析??赡芘c氣溫升高,蒸發量增加有關。


                    圖3 ? 2012–2016年神農架站地下水埋深變化與月降水量的關系
                    2.3.3 ? 月均動態
                    地下水位月均動態(圖4),表明春季和夏初地下水位較高,而在冬季(12月、1月)和中夏(8月)地下水位較低。6月地下水位最高,埋深0.585 m,其次為4月,埋深0.599 m;最低為8月,埋深0.802 m,其次為12月,埋深0.783 m;月均年較差為0.217 m。


                    圖4 ? 2012–2016年神農架站地下水埋深月均動態
                    3 ? 數據質量控制和評估
                    本數據集來源于長期觀測場地的實測數據。從觀測場地的維護、儀器標定與校準、測量人員培訓、現場測量到測量后的數據處理,整個過程對數據質量進行控制。同時,咨詢相關專家并查閱相關文獻對數據進行審核驗證,以確保數據相對準確可靠。
                    觀測場地維護:每年檢查觀測井用混凝土管有無裂縫,檢查蓋住井口的木板有無破損,防止地表水進入。除觀測人員外,禁止人員接近觀測井,減少人為干擾。
                    儀器標定與校準:每月對浮標和標尺進行檢查,每年更換浮標,保證觀測數據的準確性。
                    人員培訓:對測量人員進行培訓,是保證測量數據的完整性、連續性和準確性的關鍵。培訓內容包括儀器測量原理、使用方法、測量時間與頻次等。
                    現場測量:測量前要檢查觀測井、蓋板、浮標和標尺的狀況,確保觀測井無地表水進入、浮標有效、標尺與水面垂直。
                    測量后數據質控:首先核對錄入數據與原始記錄的正確;然后對錄入數據進行統計分析,剔除異常數據,對缺失數據根據同一剖面的數值進行線性或對數插值;最后形成的地下水位數據集由專家進行最終審核和修訂,確保數據集的真實、可靠;紙質原始記錄數據表妥善保存,并通過復印和掃描電子版進行備份,保存于不同地方,以備將來核查。
                    4 ? 數據價值
                    本區公開發布的原位、連續、動態的地下水位觀測數據較少,本數據集的發表是本區地下水位數據的重要補充,對森林水文學研究提供基礎數據。
                    神農架站所在的區域為我國重要的生物多樣性生態功能區和南水北調工程水源涵養區。地下水位數據是表征的水源涵養和水量調節能力的重要指標,為研究本區森林水源涵養和水量調節能力提供了重要的基礎數據,對于該區生態服務功能的發揮具有重要意義。
                    5 ? 數據使用方法和建議
                    本數據集可通過Science Data Bank在線服務網址(http://www.sciencedb.cn/dataSet/handle/874)獲取數據服務;也可通過湖北神農架森林生態系統國家野外科學觀測研究站網絡(http://snf.cern.ac.cn/meta/metaData)獲取數據服務,登錄首頁后點“資源服務”下的數據服務,進入相應頁面下載數據。下載的數據可以通過日期、地下水位觀測井代碼、樣地名稱、植被名稱、地下水埋深測等字段進行查詢。
                    致 謝
                    本數據得到中國科學院神農架生物多樣性研究站的支持與幫助,在此表示衷心感謝!
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                    數據引用格式
                    趙常明, 申國珍, 徐文婷, 等. 2012–2016年湖北神農架森林生態系統國家野外科學觀測研究站地下水位數據集[DB/OL]. Science Data Bank, 2019. (2020-03-16). DOI: 10.11922/sciencedb.874.
                    稿件與作者信息
                    論文引用格式
                    趙常明, 申國珍, 徐文婷, 等. 2012–2016年湖北神農架森林生態系統國家野外科學觀測研究站地下水位數據集[J/OL]. 中國科學數據, 2020, 5(2). (2019-12-09). DOI: 10.11922/csdata.2019.0054.zh.
                    趙常明
                    Zhao Changming
                    主要承擔工作:數據質量控制、數據分析與論文撰寫。
                    zhaochangming@ibcas.ac.cn
                    (1973—),男,四川人,博士,高級工程師,植物生態學。
                    申國珍
                    Shen Guozhen
                    主要承擔工作:場地布設與數據質量控制。
                    (1973—),男,內蒙人,博士,副研究員,林學。
                    徐文婷
                    Xu Wenting
                    主要承擔工作:儀器校準與數據質量控制。
                    (1973—),女,河南人,博士,高級工程師,研究方向為生態遙感。
                    熊高明
                    Xiong Gaoming
                    主要承擔工作:數據測量與質量控制。
                    (1969—),男,江西人,博士,助理研究員,保護生態學。
                    樊大勇
                    Fan dayong
                    主要承擔工作:數據測量與質量控制。
                    (1973—),男,湖南人,博士,副研究員,生理生態學。
                    周友兵
                    Zhou Youbing
                    主要承擔工作:數據測量與質量控制。
                    (1980—),男,安徽人,博士,副研究員,研究方向為動植物關系。
                    葛結林
                    Ge Jielin
                    主要承擔工作:數據測量與質量控制。
                    (1986—),男,安徽人,博士,助理研究員,研究方向為森林生態學。
                    謝宗強
                    Xie Zongqiang
                    主要承擔工作:項目組織、數據庫建設與管理。
                    xie@ibcas.ac.cn
                    (1965—),男,內蒙人,博士,研究員,研究方向為生態學。
                    出版歷史
                    I區發布時間:2019年10月16日 ( 版本ZH1
                    II區出版時間:2020年6月12日 ( 版本ZH2
                    參考文獻列表中查看
                    中國科學數據
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